CỦA ĐẤT VÀ NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG
Dinh dưỡng thực vật rất cần thiết trong việc sản xuất các loại cây trồng và thực phẩm tốt trên tồn thế giới. Chiến lược quản lý đất ngày nay chủ yếu phụ thuộc vào phân bĩn hĩa học vơ cơ, gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và mơi trường. Phân bĩn sinh học được xác định là một giải pháp thay thế để tăng độ phì nhiêu cho đất và sản xuất cây trồng trong canh tác bền vững. Việc khai thác các vi khuẩn cĩ lợi làm phân bĩn sinh học đã trở nên hết sức quan trọng trong lĩnh vực nơng nghiệp do tiềm năng của chúng trong an tồn thực phẩm và sản xuất cây trồng bền vững.
Phân bĩn sinh học là một thành phần quan trọng trong quản lý chất dinh dưỡng tổng hợp. Các vi sinh vật thường được sử dụng làm thành phần phân bĩn sinh học bao gồm: Chất cố định nitơ (N-fixer), chất hịa tan kali và phốt pho, rhizobacteria (PGPRs), nấm rễ cộng sinh, vi khuẩn lam và vi sinh vật hữu ích khác. Việc sử dụng phân bĩn sinh học dẫn đến cải thiện chất dinh dưỡng và sự hấp thụ nước, tăng trưởng thực vật và khả năng chịu đựng của thực vật đối với các yếu tố phi sinh học. Loại phân bĩn sinh học tiềm năng này sẽ đĩng một vai trị quan trọng trong năng suất và tính bền vững của đất, gĩp phần thân thiện với mơi trường và chi phí hiệu quả cho nơng dân.
Phân sinh học giữ cho mơi trường đất giàu các loại dinh dưỡng đa lượng và nguyên tố vi lượng thơng qua quá trình cố định đạm, hịa tan photphat và kali hoặc khống hĩa, giải phĩng các chất điều hịa sinh trưởng thực vật, sản xuất kháng sinh và phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong đất. Phân sinh học, khi được áp dụng như chế phẩm hạt giống hoặc đất, sẽ nhân lên và tham gia vào chu kỳ dinh dưỡng và dẫn đến tăng năng suất cây trồng. Thơng thường, 60% - 90% tổng số phân bĩn được sử dụng
bị mất và 10% - 40% cịn lại được thực vật hấp thụ. Do đĩ, phân sinh học cĩ thể là thành phần quan trọng của hệ thống quản lý dinh dưỡng tổng hợp để duy trì năng suất nơng nghiệp và mơi trường cĩ lợi.
Vậy phân bĩn sinh học là gì?
Phân bĩn sinh học chỉ đơn giản là một chất cĩ chứa các vi sinh vật sống mà khi được bĩn vào đất, hạt hoặc bề mặt thực vật xâm chiếm vào thân rễ, thúc đẩy tăng trưởng bằng cách cung cấp chất dinh dưỡng cho cây vật chủ. Phân bĩn sinh học là một dạng phân bĩn hữu cơ được hiện đại hĩa, trong đĩ các vi sinh vật cĩ lợi đã được kết hợp. Phân bĩn sinh học thường được gọi là các chủng vi sinh vật đất cĩ lợi được nuơi cấy trong phịng thí nghiệm và được đĩng gĩi một cách phù hợp. Theo nghĩa rộng, thuật ngữ phân bĩn sinh học cĩ thể được sử dụng để bao gồm tất cả các nguồn tài nguyên hữu cơ cho sự phát triển của cây được thể hiện dưới dạng cĩ sẵn để hấp thụ thực vật thơng qua các loại vi sinh vật và tương tác thực vật.
Sự khác biệt giữa phân bĩn sinh học và phân bĩn hữu cơ
Trước đây, thuật ngữ phân bĩn sinh học bao gồm phân bĩn hữu cơ. Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, cĩ một sự khác biệt lớn giữa chúng. Một số thí nghiệm đã chứng minh sự phân biệt phân bĩn sinh học và phân hữu như sau: Phân bĩn sinh học là các chế phẩm vi sinh bao gồm các tế bào sống của vi sinh vật như vi khuẩn, tảo, nấm, hoặc một tổ hợp cĩ thể giúp tăng năng suất cây trồng. Các hoạt động sinh học được tăng cường rõ rệt nhờ các tương tác của vi sinh vật trong vùng rễ của thực vật. Mặt khác, phân hữu cơ được lấy từ các nguồn động vật như phân động vật hoặc nguồn thực vật như phân xanh.
Vi sinh vật sử dụng trong phân bĩn sinh học
Các sinh vật thường được sử dụng làm thành phần phân bĩn sinh học bao gồm chất cố định nitơ (chất cố định N), chất hịa tan kali (chất hịa tan K), chất hịa tan phốt pho (chất hịa tan P), chất kích thích phốt pho (chất vận động P), chỉ được sử dụng hoặc kết hợp với nấm. Hầu hết các vi khuẩn được sử dụng trong phân bĩn sinh học cĩ mối quan hệ chặt chẽ với rễ cây. Vi khuẩn nốt rễ cĩ tương tác cộng sinh với rễ cây họ đậu và loại vi khuẩn này cư trú trên bề mặt rễ hoặc đất thân rễ. Các vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn và nấm tạo ra phốt pho khơng hịa tan cĩ sẵn cho cây. Một số vi khuẩn đất và một số lồi nấm cĩ khả năng biến photphat khơng hịa tan trong đất thành dạng hịa tan bằng cách tiết ra axit hữu cơ. Các axit này làm giảm độ pH của đất và mang lại sự hịa tan các dạng phốt phát liên kết. Trong khi Rhizobium, tảo xanh lam và Azolla là loại đặc trưng cho cây trồng, các chế phẩm sinh học như Azotobacter, Azospirillum, vi khuẩn hịa tan phốt pho (PSB) và nấm rễ cộng sinh (VAM) cĩ thể được coi là phân bĩn sinh học phổ thơng. VAM là loại nấm được tìm thấy liên quan đến phần lớn các loại cây nơng nghiệp và tăng cường tích lũy chất dinh dưỡng thực vật.
Các nhà khoa học cho rằng, VAM kích thích cây trồng bằng tác dụng sinh lý hoặc bằng cách giảm mức độ nghiêm trọng của các bệnh gây ra bởi mầm bệnh đất. Ví dụ, vi khuẩn cố định đạm sống tự do là trực khuẩn Clostridium, vi khuẩn kị khí, vi khuẩn quang hợp Rhodobacter, vi khuẩn lam (Azotobacter) và một số Methanogens. Các chất hịa tan K được sử dụng phổ biến nhất là Bacillus mucilaginous trong khi các chất hịa tan P là Bacillus megaterium, Bacillus Circulans, Bacillus subtilis và Pseudomonas straita.
Tầm quan trọng của phân bĩn sinh học
Phân bĩn sinh học đĩng một vai trị quan trọng trong việc cải thiện độ phì nhiêu của đất. Ngồi ra,
ứng dụng của chúng vào đất giúp cải thiện cấu trúc đất và giảm thiểu việc sử dụng phân bĩn hĩa học. Trong điều kiện đất thấp, việc áp dụng tảo xanh lam (BGA) cộng với chủng khuẩn Azospirillum tỏ ra cĩ lợi đáng kể trong việc cải thiện năng suất hạt. Tiêm phân sinh học với Azotobacter, Rhizobium và VAM đã tăng năng suất rơm và hạt lúa mì với phân lân. Bèo hoa dâu khơng tốn kém, kinh tế, thân thiện với mơi trường, tăng độ carbon và nitơ của đất. Các vi sinh vật như Bacillus subtilis, Thiobacillus thoxideans và các lồi Saccharomyces cĩ thể cố định nitơ trong khí quyển cộng sinh và nhu cầu nitơ khoảng 80 - 90% cĩ thể được cung cấp bởi hạt đậu nành thơng qua cộng sinh.
Kiểm sốt sinh học, một phương pháp quản lý bệnh hiện đại cĩ thể là một vai trị quan trọng của phân bĩn sinh học trong nơng nghiệp. Thuốc diệt nấm sinh học dựa trên Trichoderma đã được tìm thấy và hứa hẹn sẽ kiểm sốt bệnh thối rễ của đậu xanh. Các thơng số tăng trưởng, năng suất và chất lượng của một số cây trồng tăng đáng kể với phân bĩn sinh học cĩ chứa chất cố định nitơ, vi khuẩn hịa tan phosphate, kali và các chủng vi khuẩn. Tầm quan trọng của phân bĩn sinh học được nêu rõ rằng: Bài tiết hormone tăng trưởng giúp tăng trưởng thực vật; Bảo vệ cây chống lại sự tấn cơng của mầm bệnh; Cải thiện độ phì nhiêu của đất; Khơng cần chăm sĩc đặc biệt khi sử dụng phân bĩn sinh học; Giảm sử dụng phân bĩn hĩa học. Phân bĩn sinh học cĩ hiệu quả về chi phí so với phân bĩn tổng hợp, thúc đẩy sự phát triển của cây trồng. Phân bĩn sinh học phục hồi đất một cách tự nhiên, phục hồi chu trình dinh dưỡng của đất và xây dựng chất hữu cơ cĩ trong đất.
Giới hạn của phân bĩn sinh học
Hạn chế quan trọng nhất của phân bĩn sinh học là hàm lượng dinh dưỡng của chúng khi so sánh với phân vơ cơ. Điều này cĩ thể dẫn đến các triệu chứng thiếu hụt ở cây trồng. Tuy nhiên, vấn đề này cĩ thể được kiểm sốt bằng cách bổ sung các chất như bột xương (giàu phốt pho), tro gỗ (giàu kali) hoặc
các chất cĩ nguồn gốc tự nhiên khác như đá phốt phát để làm giàu dinh dưỡng hơn. Ngồi ra, việc sử dụng chất thải giàu chất dinh dưỡng như chất thải từ cây cọ (giàu kali), tro gỗ (cũng giàu kali) trong sản xuất phân bĩn sinh học cĩ thể giúp khắc phục vấn đề. Việc bổ sung phốt pho vào chất thải làm cho phân bĩn sinh học cân bằng hơn và giảm tổn thất nitơ. Lưu trữ phân bĩn sinh học trong một thời gian dài cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của nĩ. Mặc dù phân bĩn sinh học cĩ nhiều mặt tích cực, việc sử dụng đơi khi khơng thể dẫn đến kết quả tích cực như mong đợi và điều này cĩ thể là do tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc điều kiện khơng thân thiện trước khi sử dụng.
Phân bĩn sinh học nên được bảo quản ở nhiệt độ phịng hoặc trong điều kiện bảo quản lạnh tránh nhiệt hoặc ánh sáng mặt trời trực tiếp và túi polythene được sử dụng trong bao bì phân bĩn sinh học phải cĩ mật độ thấp với độ dày khoảng 50 - 75 micromet. Những hạn chế khác giới hạn việc sử dụng cơng nghệ phân bĩn sinh học cĩ thể là mơi trường, nguồn nhân lực, khơng cĩ nhận thức, khơng cĩ chủng giống phù hợp và khơng cĩ chất mang phù hợp, vv…Thời hạn sử dụng ngắn, thiếu vật liệu mang phù hợp, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao, vấn đề trong vận chuyển và lưu trữ là những nút cổ chai mà phân bĩn sinh học cần được giải quyết để cĩ được chế phẩm hiệu quả.
Kết
Sự phụ thuộc của chúng ta vào phân bĩn hĩa học và thuốc trừ sâu đã khuyến khích sự phát triển mạnh mẽ của các ngành cơng nghiệp sản xuất các hĩa chất đe dọa đến tính mạng, khơng chỉ nguy hiểm cho người tiêu dùng mà cịn cĩ thể làm xáo trộn cân bằng sinh thái. Trên thực tế, sự chú ý hiện đang chuyển từ tiêu thụ thực phẩm được trồng bằng phân bĩn hĩa học sang thực phẩm được trồng bằng phân hữu cơ vì những tác hại mà những thực phẩm này cĩ trong cơ thể khi tiêu thụ. Phân sinh
học cĩ thể giúp giải quyết vấn đề nhu cầu lương thực tồn cầu ngày càng tăng. Điều quan trọng là nhận ra các khía cạnh hữu ích của phân bĩn sinh học để áp dụng nĩ trong thực hành nơng nghiệp hiện đại. Việc áp dụng phân bĩn sinh học cĩ chứa các vi khuẩn cĩ lợi thúc đẩy một mức độ lớn trong năng suất cây trồng. Những loại phân bĩn sinh học tiềm năng này sẽ đĩng một vai trị quan trọng trong năng suất và tính bền vững của đất và bảo vệ mơi trường. Sử dụng phân bĩn sinh học và hữu cơ, một hệ thống đầu vào thấp cĩ thể giúp đạt được sự bền vững của nơng nghiệp.
Cơng nghệ sinh học phân tử cĩ thể làm thay đổi, nâng cao sản xuất nội tiết tố thực vật nếu chuyển sang các lồi thực vật hữu ích thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn rễ. Cơng nghệ này sẽ giảm căng thẳng tới mơi trường. Tuy nhiên, sự thiếu hiểu biết về các giao thức cải tiến của ứng dụng phân bĩn sinh học vào lĩnh vực này là một trong số ít các yếu tố hạn chế đối với việc sử dụng phân bĩn sinh học.
KIM TRỌNG
VICB
V I
N A C E
R
T